基于血红素衍生的中空非贵金属催化剂氧还原反应电催化活性

李琳 沈水云 魏光华 章俊良

引用本文: 李琳, 沈水云, 魏光华, 章俊良. 基于血红素衍生的中空非贵金属催化剂氧还原反应电催化活性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 191101. doi: 10.3866/PKU.WHXB201911011 shu
Citation:  Li Lin, Shen Shuiyun, Wei Guanghua, Zhang Junliang. Electrocatalytic Activity of Hemin-Derived Hollow Non-Precious Metal Catalyst for Oxygen Reduction Reaction[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(3): 191101. doi: 10.3866/PKU.WHXB201911011 shu

基于血红素衍生的中空非贵金属催化剂氧还原反应电催化活性

    通讯作者: 章俊良, junliang.zhang@sjtu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21533005)和国家重点研发计划(2016YFB0101200)资助项目

摘要: 血红素作为一种天然金属大环化合物常被用于制备非贵金属电催化剂用于燃料电池阴极的氧还原反应,但是其电催化活性仍有待提升。本文以氯化钠作为模板设计合成了一种中空的铁基非贵金属电催化剂Hemin-HD (Hemin hollow derivative),在碱性介质中该催化剂可以高效地催化氧还原反应。结合透射电镜、X射线衍射、比表面积分析和X射线光电子能谱等物理化学表征可知,与无模板制备的电催化剂Hemin-D (Hemin derivative)相比,Hemin-HD电催化剂比表面积提升了6.5倍,孔容积增加了3.8倍。这主要是由于该电催化剂中空结构的设计使得催化活性位可以同时分散在内表面和外表面,比表面积的增加加强了活性位点的暴露,提高了活性位点密度。此外,Hemin-HD电催化剂中的孔道结构可以有效地改善氧气传质速率,加强活性位点与反应物之间的接触,从而有效提高催化剂的氧还原活性。

English

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  • 发布日期:  2021-03-15
  • 收稿日期:  2019-11-06
  • 接受日期:  2019-11-25
  • 修回日期:  2019-11-25
  • 网络出版日期:  2019-11-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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